無線語音智能遙控小車系統

王霞英

（山西工程職業學院，山西 太原 030000）

1 概述

語音識別是語音信號處理的關鍵因素，它涉及面廣且學科交叉性強，語音識別首先需要將輸入的模擬語音信號轉化為相應的數字信號，再對其進行編碼，使存儲或傳輸時的數碼率比存儲或傳輸原語音信號大幅度降低，且把連續的語音信號變成數字信號，信號傳輸過程中，容錯率和抗干擾能力增強。通過研究者的不斷努力，現在嵌入式非特定人語音識別系統識別精度已經達到98%以上，而對特定人語音識別系統的識別精度就更高了[1]。

隨著語音識別算法、集成電路不斷地深入研究技和發展，出現了各種具有實用價值的語音識別芯片，使語音識別在工業、軍事、交通、醫學、民用等諸方面有著廣泛的應用。在此社會背景下，人們對語音識別技術的實際需求愈發迫切，這極大地促進了語音識別技術的不斷深入和發展，使語音識別系統從實驗室走向實用，從而不斷出現利用現語音識別技術的產品[2]。

本論文的主要內容：

（1）本論文的設計分為軟件設計（重點語音識別算法）和硬件設計；闡述了語音識別原理、語音信號處理及SPCE061A 單片機電路的設計。

（2）硬件設計主要包括三部分：SPCE061A 單片機的外圍電路設計、小車驅動控制電路的設計及小車車體。

（3）在硬件系統搭建完成后，軟件設計的開發環境采用凌陽公司的集成開發環境?′nSP IDE，通過軟件的編譯、鏈接、下載與仿真調試，最終實現語音控制功能控制智能小車系統。

2 硬件設計

2.1 系統設計方案

SPCE061A 電路板、驅動板和小車車體是系統組成的三個要素，如圖1 所示。SPCE061A 電路板包括按鍵輸入KEY、語音輸入MIC_IN、語音信號功率放大。小車的運動狀態是由兩個電機的正、反轉和停止三種狀態切換運行的，驅動板部分采用四個輸入、輸出分為兩組分別控制上述兩電機。

圖1 系統組成框圖

2.2 系統硬件設計

2.2.1 主控芯片及其外圍電路

主控芯片SPCE061A 及其外圍電路如圖2。電池組輸出4.5V直流電壓，通過降壓后轉換魏3.3V 穩壓直流，給主控芯片供電，同時也給系統的其他部分供電。主控芯片的外圍電路包括晶振輸入、鎖相環電路、復位電路等外圍電路。

圖2 主控芯片及其外圍電路

2.2.2 音頻輸入輸出電路

音頻包括音頻輸出、輸入兩部分，通過SPCE061A 內置2 路10 位DAC，實現語音信號的數模轉換，如圖3-4 所示。

圖3 音頻輸出電路

2.2.3 電機驅動電路

圖4 音頻輸入電路

電機驅動電路通過控制繼電器，間接控制電機。后輪驅動實現動力驅動，該部分電路采用全橋設計，控制小車直線方向的前進和后退，電路設計如圖5 所示：橋臂是由Q1、Q2、Q3、Q4 四個三極管組成，其中Q1 和Q4 組成一組，Q2 和Q3 組成另外一組，Q5 控制Q2、Q3 的通斷，Q6 控制Q1 和Q4 的導斷，而由主控芯片的輸入、輸出IOB8 和IOB9 控制Q5、Q6，通過控制四個橋臂的通與斷控制后輪電機正反轉和停止實現進控制小車的前進和后退。

圖5 電機驅動電路

3 軟件設計

3.1 整體設計

語音遙控小車系統軟件設計包括數值初始化部分、訓練部分、語音識別處理部分和重訓操作，如圖6 所示。本論文將重點介紹語音識別處理的程序實現。

圖6 設計流程圖

3.2 語音識別設計

語音識別流程如圖6 所示：該部分獲取辨識器的結果，首先通過程序判斷是否有語音觸發，如果有語音觸發就會返回識別結果的ID 號。ID 號對應的內容為名稱或者不同的動作指令，若ID 號對應名稱，則運動結束，進入等待狀態，等待下一次的語音觸發；如果ID 號對應動作指令，則語音告知將要執行的動作，并執行該動作。

結束語

圖7 語音識別設計

本論文運用語音處理技術，重點從硬件設計和軟件實現兩方面進行闡述。硬件電路設計采用SPCE061A 單片機為核心器件，外圍電路設計包含語音輸入、功放輸出和驅動控制電路的設計。軟件設計主要是依據語音識別及處理的技術理論，使用語音識別算法，在集成開發環境μ′nSP IDE 下使用C語言編寫軟件程序，同時調用SPCE061A 單片機提供的語音播放API 函數，實現語音應答的功能，最終實現小車系統的語音智能控制。